本文轉自：封面新聞

(資料圖)

封面新聞記者 邊雪

“我已經死了。”圖恒宇望著MOSS說。

MOSS回答，“我對“已經”和“死了”有些別的看法。”

看過《流浪地球2》的觀眾，一定不會忘記電影彩蛋中，圖恒宇在虛擬空間收到木星危機時間后，與MOSS的對話。

《流浪地球》系列中550W型量子計算機，即MOSS（圖片來源：電影截圖）

作為擁有超強算力和“自我意識”的550W量子計算機，MOSS再次成為貫穿全劇的“黑科技”，出盡風頭后還不忘在結尾留下懸念：MOSS是否能超出時空的限制？

《流浪地球2》預告：人工智能MOSS對話劉培強。（圖片來源：官網截圖）

“《流浪地球2》中的量子計算機已經并非存在于科幻電影了。”中國計算機學會量子計算專業組秘書長、本源量子首席科學家郭國平日前在接受封面新聞記者采訪時表示，在經典計算機的早期研發過程中，中國處于跟隨者位置。不過，中國對量子計算前期戰略性地關注和投入，正在取得令人矚目的回報。

中國計算機學會量子計算專業組秘書長、本源量子首席科學家郭國平教授（圖片來源：受訪者供圖）

從科幻回歸現實，量子計算已成為全球競相追逐的“新高地”。量子計算機究竟會帶來怎樣的科技革命？將為人類的工作、生活帶來怎樣的變化？今天，就讓我們全方位梳理一下這個神秘“大BOSS”。

量子計算機究竟為啥這么厲害？

“與我們目前大家廣泛使用的電子計算機（electronic computer）不同，量子計算機（quantum computer）是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。”北京大學計算機研究所副所長郭宗明在接受封面新聞記者采訪時表示，量子計算機也可以簡單地被理解為，某個處理和計算量子信息、運行量子算法的裝置。

北京大學計算機研究所副所長郭宗明。

但要說清楚什么是量子計算，就不得不拿經典計算機的計算方式來對比。

經典計算機從物理上可以被描述為對輸入信號序列按一定算法進行變換的機器，其算法由計算機的內部邏輯電路來實現。

量子計算則是在經典計算的基礎上作出極大的擴充，其最本質的特征為量子疊加性和量子相干性。量子計算機對每一個疊加分量實現的變換相當于一種經典計算，所有這些經典計算同時完成，量子并行計算。

據郭宗明介紹，量子計算機的特點主要有運行速度較快、處置信息能力較強、應用范圍較廣等特點。“與一般電子計算機比較起來，信息處理量愈多，特別是并行性越明顯，對于量子計算機實施運算也就愈加有利，也就更能確保運算具備精準性。”

在《流浪地球 2》的背景設定里，量子計算機已處于大規模發展應用階段，可實現全球復雜計算資源融合與調度。而影片中出現的 "550A、550C、550W" 等多個型號描述，則意味著量子計算機經歷了多個版本迭代。走出電影，現實中量子計算機也早已展現顛覆式的計算能力。

2020年9月，國內首個超導量子計算機“本源悟源”在合肥正式上線，搭載6比特超導量子處理器夸父KF C6-130，面向全球用戶提供真實的量子計算云服務，也是中國國內率先實現工程化的量子計算機，由合肥本源量子自主研發。

本源悟源超導量子計算機（圖片來源：受訪者供圖）

同年12月，我國科學家潘建偉教授等人成功構建76個光子的量子計算原型機“九章”，主要用于數學求解，求解數學算法高斯玻色取樣只需200秒，而當時世界最快的超級計算機要用6億年，這一突破使中國成為全球第二個實現“量子優越性”的國家。

祖沖之號和九章量子計算機。（圖片來源：網絡）

放眼國際，對于量子計算機的重視程度也超乎想象，谷歌、亞馬遜等科技巨頭，紛紛想要主導這一領域。

2019年，谷歌團隊用54位量子處理器在200秒內完成世界上最強大的超級計算機需要1萬年時間才能完成的特定計算。

2022年，芬蘭和歐洲量子計算公司IQM的科學家研制出了一種新的超導量子比特“獨角獸”，并以99.9%的置信度利用“獨角獸”實現了量子邏輯門。

量子計算機預計在3-5年后發揮作用

學術界將把量子計算發展分為“實現量子計算優越性”“實現專用的量子模擬機”“構建可編程通用量子計算機”三個階段。

“目前針對量子計算機的新聞報道，主要還是以前二個階段的進展為主，例如‘祖沖之’比超算快億億億倍等。另外，很多業界巨頭（例如谷歌、阿里達摩院）投身到量子計算機的研究中，一些最新的成果沒有報道，出于商業保密的目的。“長期關注量子計算機領域發展的郭宗明認為，我國的量子計算機已經達到了“實現量子計算機優越性”和“實現專用的量子模擬機”，處于“構建可編程通用量子計算機的階段”，但是目前處于第三階段的初級階段。

據媒體報道，量子對數據堆的獨特分析能力，已經在優化數以千計油輪穿越全球的路線，幫助決定哪些ICU病人需要最緊急的護理，并在原子水平上模仿化學過程，以更好地設計新材料。

此外，量子計算還有望增強人工智能，為社會提供新型算力，從根本上改變我們周圍的世界。郭國平告訴新聞記者：“量子計算機在海量數據并行運算上有得天獨厚的優勢，可以解決很多金融、生命科學、醫藥行業的瓶頸問題。”

據國際數據公司（International Data Corp）分析，全球量子計算產業預計將從2020年的4.12億美元增長到2027年的86億美元。

郭國平稱，目前量子計算機處于剛剛從研發開始轉向工程化的階段。“從全球來看，量子計算的企業基本都是從研發開始往工程化商業化方向前進，目前設立的目標大概是2030年實現。包括IBM、谷歌這些量子計算賽道里面最強的團隊，以及本源量子，都希望在2030年跨入比特位數比較高的通用量子計算機時代。”

“量子計算絕對不是一個孤立的、只有幾個科學家就能干成的事情。預計3-5年內，量子計算有望發揮實際作用。”

算力無敵，但量子計算發展仍需面對挑戰

雖然量子計算的發展藍海已經呈現，但其當下仍難以產生大規模、明顯而即時的影響，其原因之一就是量子計算所耗費的成本非常高。“目前，構建一個帶有讀出、控制、可調諧耦合器的量子比特成本約為10000 美元，”美國量子計算公司SEEQC首席執行官John Levy曾公開稱，“不久前，成本大約在40000美元。”

除了高昂的算力成本，創建強大的量子計算機并非易事，為了使系統正常運行，量子計算系統必須接近絕對零度溫度，而這種對極端溫度的敏感性，也制約了其發展的速度。

在郭宗明看來，當前，專用性作為量子計算機的特點之一，也嚴重限制了量子計算機的發展和應用。

“以目前火熱的人工智能AI為例，AI在人臉識別、圖像理解、自然語言處理等方面的專用人工智能取得了極大的成功，人臉識別等應用的準確率超過了人類的平均水平，但是都屬于專用智能系統。大家爭論的焦點，就是人工智能通用性。”

“我覺得量子計算機發展要得到推廣和應用，需要在通用性上多下力氣。”郭宗明指出，OpenAI推出通用人工智能平臺ChatGPT火遍國內外，并在新媒體、影視、軟件開發、游戲、論文寫作等多個方面得到迅速應用，就是其技術具有可擴展性。

“我們發現量子計算最少是對于處理一些特定問題，原則上有更強大的處理能力、更快的處理速度。”郭國平直言，在量子計算機的賽道上，中國的生態圈還尚未完全形成。

但毫無疑問的是，量子計算革命已來。在2022年中央經濟工作會上，首次明確提出要加強量子計算等前沿技術研發和應用推廣。量子計算機的發展，也將在更多領域實現提速發展。

對于量子計算機的未來，郭宗明認為量子計算機會成為一種通用的計算機，各種高運算、高并發的應用，將會達到一個新的臺階。“例如，人工智能的應用，現在對算力要求很高，目前依賴大量的GPU，將來使用量子計算機的話，就可以輕松實現。”

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